Регуляция каталитической активности ферментов ассоциацией/диссоциацией протомеров
Протеинкиназы - группа ферментов, катализирующих перенос остатка фосфорной кислоты с АТФ на специфические ОН-группы аминокислотных остатков белков (вызывают фосфорилирование белков). Механизмы активации различных протеинкиназ неодинаковы. В качестве примера регуляции каталитической активности ферментов ассоциацией или диссоциацией протомеров можно привести регуляцию активности фермента Протеинкиназы А.
Рис. 2-32. Регуляция активности аденилатциклазы. Гормон (Г), взаимодействуя с рецептором (R) на поверхности клеток, приводит к уменьшению сродства ГТФ-связывающего белка (G-белка, состоящего из протомеров α, β, γ) к ГТФ и увеличению сродства к ГТФ. Присоединение молекулы ГТФ к активному центру G-белка вызывает диссоциацию комплекса на субъединицы α-ГТФ и димер βγ. Комплекс α-ГТФ активирует аденилатциклазу, что способствует синтезу из АТФ внутриклеточных регуляторных молекул цАМФ. АЦ - аденилатциклаза, ПКА - протеинкиназа А, Рi - Н3РО4.
Регуляция каталитической активности путем фосфорилирования/дефосфорилирования
· В биологических системах часто встречается механизм регуляции активности ферментов с помощью ковалентной модификации аминокислотных остатков. Быстрый и широко распространённый способ химической модификации ферментов - фосфорилирование/дефосфорилирование. Модификации подвергаются ОН-группы фермента. Фос-форилирование осуществляется ферментами протеинкиназами, а дефосфорилирование- фосфопротеинфосфатазами. Присоединение остатка фосфорной кислоты приводит к изменению конформации активного центра и его каталитической активности. При этом результат может быть двояким: одни ферменты при фосфорилировании активируются, другие, напротив, становятся менее активными (рис. 2-33).
· Изменение активности фермента, вызванное фосфорилированием, обратимо. Отщепление остатка фосфорной кислоты осуществляется ферментами фосфопротеинфосфатазами. Активность протеинкиназ и фосфопротеинфосфатаз регулируется гормонами, что позволяет быстро изменять активность ключевых ферментов метаболических путей в зависимости от условий внешней среды. Антагонистичные по функции гормоны противоположным образом влияют на фосфо-рилирование/дефосфорилирование ферментов, вызывая противоположные эффекты изменения метаболизма клетки.
· Например, под действием глюкагона (в период между приёмами пищи) в клетках происходит уменьшение синтеза энергетического материала - жира, гликогена и усиление его распада (мобилизация), вызванного фосфо-рилированием ключевых ферментов этих процессов. А под действием инсулина (во время пищеварения), наоборот, активируется синтез гликогена и ингибируется его распад, так как взаимодействие инсулина с рецептором активирует сигнальный путь, приводящий к дефосфорилированию тех же ключевых ферментов.
Регуляция каталитической активности ферментов частичным (ограниченным) протеолизом
· Некоторые ферменты, функционирующие вне клеток (в ЖКТ или в плазме крови), синтезируются в виде неактивных предшественников и активируются только в результате гидролиза одной или нескольких определённых пептидных связей, что приводит к отщеплению части белковой молекулы предшественника. В результате в оставшейся части белковой молекулы происходит конформационная перестройка и формируется активный центр фермента.
Применение ферментов в медицине. Энзимотерапия.
Наибольший вклад современная медицинская энзимология вносит в области:
• энзимопатологии,
• энзимодиагностики,
• энзимотерапии.
Ферментопатии.
Достижением энзимологии является установление в качестве первопричины ряда заблеваний нарушение синтеза ферментов (ферментопатий). Различают ферментопатии
наследственные, в основе лежит генетический дефект синтеза определённого фермента (к такого рода заболеваниям относят гликогенозы и агликогенозы, связанные с дефицитом ферментов распада и ресинтеза гликогена); некоторые виды гемолитических анемий (недостаток глюкозо-6- фосфатдегидрогеназы, глутатмонредуктазы эритроцитов); фенилпировиноградная олигофрения вследствии дефекта синтеза фенилаланингидроксилазы;
приобретенные:
1. Токсические (избирательное угнетение отдельных ферментных систем различными ядами. токсинами);
2. алиментарные (вследствие недостатка в суточном рационе белка, минеральных веществ, гипо- и авитаминзов);
Энзимодиагностика
ферментам принадлежит большая роль в диагностике заболеваний. Особое значение имеет изучение ферментного состава крови и других биологических жидкостей. Понижение или повышение активности ферментов крови, а также появление в крови ферментов, отсутствующих в ней в норме, служат объективным диагностическим критерием патологических изменении. Достоинства ферментодиагностики:
• высокая специфичность;
• возможность выявления отклонений на ранних, нередко на доклинических стадиях заболевания.
Определение активности ферментов в биологических жидкостях в настоящее время является обязательным компонентом диагностики:
• инфаркта миокарда (креатинкиназа, лактатддегидрогеназа и их изоформы);
• заболеваний поджелудочной железы (амилаза сыворотки крови и мочи);
• патологии печени (аланинаминотрансфераза аспартатаминотрансфераза лактатддегидрогеназа и их изоформы , щелочная фосфатаза. Y-глутамилтрансфераза);
• ведённых гемолитических анемий (глюкозо-б-фосфатдегидрогеназа. глутатонредуктаза);
• патологии мозга (изоферменты креатинкиназы)
• в оценке риска применения дитилина, листенона - миорелаксантов деполяризующего типа действия (холинэстераза сыворотки)
3.9.23. Специфические ферментативные методы количественного ксличественнзго определения определения метаболитов
Диагностическая роль ферментов ещё больше возрастает в связи с разработкой специфических ферментативных методов количественного определения важнейших метаболитов биологических жидкостей.
Применяются:
• глюкозооксидаза (определение глюкозы);
• уреаза (определение мочевины);
• лактатдегидрогеназа (определение молочной и пировино- традной кислот);
•алкогольдегидрогеназа (определение этанола).
Дата добавления: 2019-07-17; просмотров: 1046; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!